Kafka ACL使用实战

自0.9.0.0.版本引入Security之后，Kafka一直在完善security的功能。当前Kafka security主要包含3大功能：认证(authentication)、信道加密(encryption)和授权(authorization)。信道加密就是为client到broker、broker到broker以及工具脚本与broker之间的数据传输配置SSL；认证机制主要是指配置SASL，而授权是通过ACL接口命令来完成的。

生产环境中，用户若要使用SASL则必须配置Kerberos，但对于一些小公司而言，他们的用户系统并不复杂(特别是专门为Kafka集群服务的用户可能不是很多)，显然使用Kerberos有些大材小用，而且由于运行在内网环境，SSL加密也不是很必要。因此一个SASL+PLAINTEXT的集群环境足以应付一般的使用场景。本文给出一个可运行的实例来演示一下如何在不使用Kerberos的情况下配置SASL + ACL来构建secured Kafka集群。

在开始之前，我们简单学习下Kafka ACL的格式。根据官网的介绍，Kafka中一条ACL的格式如下：“Principal P is [Allowed/Denied] Operation O From Host H On Resource R”。它们的含义描述如下：

• principal：表示一个Kafka user
• operation：表示一个具体的操作类型，如WRITE, READ, DESCRIBE等。完整的操作列表详见：http://docs.confluent.io/current/kafka/authorization.html#overview
• Host：表示连向Kafka集群的client的IP地址，如果是‘*’则表示所有IP。注意：当前Kafka不支持主机名，只能指定IP地址
• Resource：表示一种Kafka资源类型。当前共有4种类型：TOPIC、CLUSTER、GROUP、TRANSACTIONID

下面我使用Kafka 0.11.0.0版本来演示下如何构建支持SASL + PLAINTEXT + ACL的Kafka集群环境。

1. Broker端配置

要配置SASL和ACL，我们需要在broker端进行两个方面的设置。首先是创建包含所有认证用户信息的JAAS文件。本例中，我们假设有3个用户：admin, reader和writer，其中admin是管理员，reader用户读取Kafka集群中topic数据，而writer用户则负责向Kafka集群写入消息。我们假设这3个用户的密码分别与用户名相同（在实际场景中，管理员需要单独把密码发给各自的用户），因此我们可以这样编写JAAS文件：

KafkaServer {
　　org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required
　　username="admin"
　　password="admin"
　　user_admin="admin"
　　user_reader="reader"
　　user_writer="writer";
};

保存该文件为kafka_cluster_jaas.conf(本例中的完整路径是/Users/huxi/SourceCode/newenv/kafka_cluster_jaas.conf)，之后我们需要把该文件的完整路径作为一个JVM参数传递给Kafka的启动脚本。不过由于bin/kafka-server-start.sh只接收server.properties的位置，不再接收其他任何参数，故我们需要修改该启动脚本。具体做法如下：

$ pwd
/Users/huxi/SourceCode/newenv/kafka_0.11
$ cp bin/kafka-server-start.sh bin/secured-kafka-server-start.sh

$ vi bin/secured-kafka-server-start.sh

把该文件中的这行：
exec $base_dir/kafka-run-class.sh $EXTRA_ARGS kafka.Kafka "$@"
修改为下面这行，然后保存退出
exec $base_dir/kafka-run-class.sh $EXTRA_ARGS -Djava.security.auth.login.config=/Users/huxi/SourceCode/newenv/kafka_cluster_jaas.conf kafka.Kafka "$@"

做完上面的步骤后，我们就在bin/目录下新建了一个secured-kafka-server-start.sh启动脚本。

配置好JAAS文件后，我们开始修改broker启动所需的server.properties文件，你至少需要配置(或修改)以下这些参数：

# 配置ACL入口类
authorizer.class.name=kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer
# 本例使用SASL_PLAINTEXT
listeners=SASL_PLAINTEXT://:9092
security.inter.broker.protocol= SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism.inter.broker.protocol=PLAIN
sasl.enabled.mechanisms=PLAIN
# 设置本例中admin为超级用户
super.users=User:admin

Okay，现在我们可以启动broker了（当前肯定要先启动Zookeeper）:

bin/secured-kafka-server-start.sh ../config_files/server.properties

.......

[2017-08-17 16:07:30,417] INFO [Kafka Server 0], started (kafka.server.KafkaServer)

可见，Kafka broker已经成功启动了。不过当前该broker只会接收已认证client发来的请求。下面我们继续clients端的配置。

2. Client端配置

我们先来创建一个测试topic，名为test，单分区，副本因子是1。

$ bin/kafka-topics.sh --create --zookeeper localhost:2181 --topic test --partitions 1 --replication-factor 1
Created topic "test".

咦？稍等下，我们不是启用ACL了吗？这里为什么会创建成功呢？这里我简要说明一下： 首先我们启用ACL了吗？当然！由于我们没有显式地设置allow.everyone.if.no.acl.found，故这个参数默认是false，也就是说对于目前的这个Kafka集群而言，除了超级用户之外的其他任何用户都无法执行任何操作。其次，那为什么创建topic成功了呢？这是因为当前kafka-topics.sh脚本直接连接Zookeeper，故不受ACL的限制。所以无论是否配置了security，用户总是可以使用kafka-topics来管理topic。

言归正传，本例中我们的目的是要测试：

• 用户writer向test topic写入消息
• 用户reader从test topic读取消息

下面我们先来启动一个console-consumer和一个console-producer来看下当前是个什么状况：

$ bin/kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic test
>hello, kafka
[2017-08-17 16:16:09,626] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:16:09,685] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:16:09,740] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:16:09,799] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)

......

$ bin/kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --from-beginning
[2017-08-17 16:16:47,936] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:16:47,992] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:16:48,052] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:16:48,163] WARN Bootstrap broker localhost:9092 disconnected (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
......

看到了吧，当前的console producer/consumer都无法工作，报的错误就是无法连接broker(localhost:9092)。这就是因为我们设置了security的缘故。下面我们为writer用户配置安全，首先需要创建一个属于writer用户的JAAS文件，该文件中指定了writer用户的credentials，如下所示：

KafkaClient {
org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required
username="writer"
password="writer";
};

把上述内容保存到writer_jaas.conf文件(/Users/huxi/SourceCode/newenv/writer_jaas.conf)中。和broker类似，我们需要拷贝一份新的bin/kafka-console-producer.sh将该JAAS文件作为一个JVM参数传给console producer：

$ cp bin/kafka-console-producer.sh bin/writer-kafka-console-producer.sh
$ vi bin/writer-kafka-console-producer.sh

把该文件中的这行：
exec $(dirname $0)/kafka-run-class.sh kafka.tools.ConsoleProducer "$@"
修改为下面这行，然后保存退出
exec $(dirname $0)/kafka-run-class.sh -Djava.security.auth.login.config=/Users/huxi/SourceCode/newenv/writer_jaas.conf kafka.tools.ConsoleProducer "$@"

然后，我们创建一个producer.config为该console producer指定以下两个属性：

security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=PLAIN

现在我们使用新的脚本来启动console producer：

$ bin/writer-kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic test --producer.config producer.config
>hello, kafka
[2017-08-17 16:28:13,930] WARN Error while fetching metadata with correlation id 1 : {test=UNKNOWN_TOPIC_OR_PARTITION} (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:28:14,036] WARN Error while fetching metadata with correlation id 3 : {test=UNKNOWN_TOPIC_OR_PARTITION} (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:28:14,143] WARN Error while fetching metadata with correlation id 4 : {test=UNKNOWN_TOPIC_OR_PARTITION} (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:28:14,246] WARN Error while fetching metadata with correlation id 5 : {test=UNKNOWN_TOPIC_OR_PARTITION} (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)

依然有错误，不过错误变成“无法获取元数据”了。这说明我们运行的console producer通过了认证，但是没有通过授权，因此我们需要配置ACL来让writer用户有权限写入topic：

$ bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=localhost:2181 --add --allow-principal User:writer --operation Write --topic test

再试producer：

$ bin/writer-kafka-console-producer.sh --broker-list localhost:9092 --topic test --producer.config producer.config
>hello
>hello, kafka
>message abc

......

producer生产消息成功了。等等！子曰：没有消费之前永远不要断言生产成功了！下面我们就来配置下consumer，即用户reader。

和writer用户类似，我们首先创建reader用户的JAAS文件，保存在/Users/huxi/SourceCode/newenv/kafka_0.11/reader_jaas.conf中：

KafkaClient {
org.apache.kafka.common.security.plain.PlainLoginModule required
username="reader"
password="reader";
};

然后拷贝一份新的console consumer来指定上面的reader_jaas.conf：

$ cp bin/kafka-console-consumer.sh bin/reader-kafka-console-consumer.sh
$ vi bin/reader-kafka-console-consumer.sh

把该文件中的这行：
exec $(dirname $0)/kafka-run-class.sh kafka.tools.ConsoleConsumer "$@"
修改为下面这行，然后保存退出
exec $(dirname $0)/kafka-run-class.sh -Djava.security.auth.login.config=/Users/huxi/SourceCode/newenv/reader_jaas.conf kafka.tools.ConsoleConsumer "$@"

然后，我们创建一个consumer.config为该console producer指定以下3个属性：

security.protocol=SASL_PLAINTEXT
sasl.mechanism=PLAIN
group.id=test-group

现在运行console consumer:

$ bin/reader-kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --from-beginning --consumer.config consumer.config
[2017-08-17 16:37:54,124] WARN Error while fetching metadata with correlation id 2 : {test=UNKNOWN_TOPIC_OR_PARTITION} (org.apache.kafka.clients.NetworkClient)
[2017-08-17 16:37:54,127] ERROR Unknown error when running consumer: (kafka.tools.ConsoleConsumer$)
org.apache.kafka.common.errors.GroupAuthorizationException: Not authorized to access group: test-group

可以看到这次出现了两个错误：第一个问题依然是无法获取元数据——这表明reader用户通过了认证但没有通过授权；第二个问题表明reader用户无权访问consumer group——这同样是授权的问题。我们需要设置ACL来解决它们。首先，我们为reader用户设置test topic的读权限：

bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=localhost:2181 --add --allow-principal User:reader --operation Read --topic test

然后设置访问group的权限：

$ bin/kafka-acls.sh --authorizer kafka.security.auth.SimpleAclAuthorizer --authorizer-properties zookeeper.connect=localhost:2181 --add --allow-principal User:reader --operation Read --group test-group

做完这些之后，我们重新运行console consumer程序：

$ bin/reader-kafka-console-consumer.sh --bootstrap-server localhost:9092 --topic test --from-beginning --consumer.config consumer.config
hello
hello, kafka
message abc
.......

可以看到，这次reader用户成功地读取了writer用户生产的消息。这证明了writer和reader用户都可以正常地工作了。

最后总结一下，这种方案适用于用户数很少但又必须启用安全的Kafka集群，不过此方案比较麻烦的地方在于需要为每个脚本都重新定制，加上-Djava.security.auth.login.config参数以识别JAAS文件，不如Kerberos来得简单。另外用户完全可以根据官网的教程配置SSL，然后很轻易地把本文中的例子改成SASL_SSL。